高強度薄規(guī)格帶鋼卷取控制策略

陳廷龍，王曉力

（柳州鋼鐵集團公司熱軋板帶廠，廣西 柳州 545000）

柳鋼1450線卷取機機組為中國二重供貨的具有AJC功能的牌坊式全液壓地下卷取機，主要設(shè)備包括：1號卷取機入口輥道、1號卷取機入口側(cè)導(dǎo)板、1、2號夾送輥、兩臺卷取機、2號卷取機入口輥道、2號卷取機入口側(cè)導(dǎo)板、帶鋼攔截裝置等，如圖1所示。在卷取高強度高規(guī)格帶鋼時，卷型質(zhì)量較差，易出現(xiàn)塔形、錯位和折邊等問題，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的整體質(zhì)量。

圖1 柳鋼1450線卷取機機組

1 現(xiàn)狀分析

1.1 卷取機基本控制時序

卷取機基本時序控制點包括：F1咬鋼信號發(fā)出、1#卷夾輥前熱檢HDM601檢得、帶鋼頭部進入夾送輥、帶鋼頭部卷取、精軋末機架拋鋼信號發(fā)出、1#卷夾輥前熱檢信號檢失、鋼卷定尾完成、卸卷。機組的基本控制時序見圖2。

圖2 卷取機組基本控制時序圖

1.2 目前卷取高強度鋼存在的主要問題

目前 1450線生產(chǎn)的高強度帶鋼品種主要有 X70、X75、LG600XT、LG750等，由于材質(zhì)強度較高，卷型質(zhì)量較普通鋼相差較大，尤其是在卷取薄規(guī)格鋼板時，極易出現(xiàn)嚴(yán)重塔形、端面鋸齒嚴(yán)重（面包卷）、折邊、端面產(chǎn)生明顯錯位，實物見圖3。

圖3 主要卷形缺陷

2 原因分析及控制優(yōu)化

2.1 嚴(yán)重塔形

塔形超標(biāo)是卷取高強度帶鋼時最常見、最主要的卷型缺陷。在卷取過程中，側(cè)導(dǎo)板經(jīng)過兩次短行程后傳動側(cè)剩余15 mm采用壓力環(huán)壓靠，故理論上鋼卷能產(chǎn)生的最大塔形量為15 mm，而在實際生產(chǎn)過程中，塔形量達(dá)到300 mm左右。通過現(xiàn)場調(diào)試觀察，薄規(guī)格帶鋼頭部穿出F7時并沒有出現(xiàn)嚴(yán)重的頭部跑偏（側(cè)彎現(xiàn)象），但由于其單位面積質(zhì)量小，與輥道之間產(chǎn)生的摩擦力小，導(dǎo)致在層流輥道運行時普遍存在起套現(xiàn)象，進而造成帶鋼頭部進入夾送輥時運行方向不完全垂直于夾送輥。此外，層流冷卻輥道磨損造成的標(biāo)高、水平度不一致也會導(dǎo)致薄規(guī)格起套。帶鋼存在套量的直接后果就是塔形超過側(cè)導(dǎo)板第二次短行程預(yù)留量。

為消除薄規(guī)格帶鋼在夾送輥前多余的套量，需根據(jù)軋制規(guī)格修正夾送輥超前率，加大夾送輥與精軋末架的線速度差，利用高速旋轉(zhuǎn)物體自動對中特性，讓帶鋼頭部盡量對中且垂直進入夾送輥。

2.2 端面鋸齒或面包卷

造成鋸齒面包等帶鋼端面卷型缺陷的主要原因有兩個：①卷取張力設(shè)定不適；②卷取溫度控制不好。

2.2.1 張力量化公式

目前柳鋼1450線常規(guī)軋制品種含普板、日標(biāo)板、集裝箱板、冷軋基板、車廂板和管線鋼等高強度品種，厚度規(guī)格范圍為1.8～4.5 mm。對于不同品規(guī)，軋制（卷取）速度、卷取張力和卷取溫度等都不同，為尋找出各品規(guī)在卷取時最適宜的張力設(shè)定，采用統(tǒng)計數(shù)據(jù)，根據(jù)張力基礎(chǔ)公式q＝－ah＋c、S＝h×b、Q＝q×s回歸擬合出以下卷取張力量化公式：

Q＝10.144131＋4.162061＋24.673707

擬合的公式僅為單一鋼種單一帶寬各厚度規(guī)格的理論總張力量化公式，在實際生產(chǎn)中，還根據(jù)設(shè)備能力以及選用的張力區(qū)間，引入帶寬和抗拉強度影響因子修正以上公式，得出各種鋼種、各種帶寬規(guī)格的實際張力的計算公式。

2.2.2 卷取溫度與其他條件的耦合關(guān)系

按照傳統(tǒng)的熱軋帶鋼卷取溫度控制思維，認(rèn)為卷取溫度越高，越有利于控制卷型，但這僅基于側(cè)導(dǎo)板對帶鋼夾持不失效的基礎(chǔ)上的，而在高強度薄規(guī)格帶鋼的實際卷取過程中，卷取張力放置非常大，帶鋼厚度小，即使微小的末架輥縫偏差都能使帶鋼產(chǎn)生側(cè)向彎曲，進而產(chǎn)生較大的側(cè)向彎曲力，并導(dǎo)致帶鋼在夾送輥前側(cè)導(dǎo)板處起拱，使側(cè)導(dǎo)板夾持功能失效，故在設(shè)定薄規(guī)格品種的卷取溫度時，需綜合考慮夾持功能部分失效的影響因素。在軋制1.2 mm～1.8 mm薄規(guī)格帶鋼時，側(cè)導(dǎo)板的夾持效能、卷取溫度、板型、卷型的關(guān)系可用下圖4所示：在a區(qū)間，由于卷取溫度低，帶鋼抗拉強度增加，主要表現(xiàn)為張力不足，進而降低卷型質(zhì)量；在 b區(qū)間，各種因素對卷型產(chǎn)生折中的影響，綜合卷型質(zhì)量最好；在 c區(qū)間，側(cè)導(dǎo)板夾持失效導(dǎo)致卷型質(zhì)量不好。薄規(guī)格高強度品種的卷取溫度控制在530～580 ℃之間，卷型質(zhì)量是最好。

圖4 卷型質(zhì)量與各工藝條件的關(guān)系

2.3 折邊

鋼卷產(chǎn)生折邊的主要原因是卷取溫度設(shè)定和側(cè)導(dǎo)板控制，其中卷取溫度設(shè)定如上所述，而在軋制薄規(guī)格品種時，側(cè)導(dǎo)板僅靠壓力環(huán)控制，一旦帶鋼起拱，帶鋼經(jīng)常無法利用自身彈復(fù)力再次反饋給側(cè)導(dǎo)板，致使側(cè)導(dǎo)板繼續(xù)夾持，最終造成鋼卷折邊。

為解決薄規(guī)格品種出現(xiàn)夾拱的問題，通過增加側(cè)導(dǎo)板在壓力環(huán)下增加最小位置保護來解決側(cè)導(dǎo)板原因?qū)е碌恼圻厗栴}：①側(cè)導(dǎo)板壓力環(huán)控制下，側(cè)導(dǎo)板開口度小于控制帶寬5 mm時，側(cè)導(dǎo)板進入位置環(huán)控制并鎖定當(dāng)前位置；②當(dāng)側(cè)導(dǎo)板壓力再次大于設(shè)定的壓力環(huán)的控制壓力時，側(cè)導(dǎo)板退出位置環(huán)，重新進入壓力環(huán)控制，從而確保側(cè)導(dǎo)板的能對帶鋼進行正常夾持而不會導(dǎo)致帶鋼被夾拱折邊。

2.4 爛尾及端面錯位

精軋機組拋鋼時，后張力是否能穩(wěn)定的從精軋機組過渡到夾送輥對于卷型影響非常大，而夾送輥壓力和滯后率設(shè)定不當(dāng)?shù)脑拰⒅苯佑绊懞髲埩^渡，最終導(dǎo)致鋼卷產(chǎn)生爛尾或端面錯位。

2.4.1 夾送輥的壓力設(shè)定

在后張力由精軋末架轉(zhuǎn)過渡至夾送輥時，夾送輥需與帶鋼間保持足夠的后摩擦力，它的大小應(yīng)該與帶鋼卷取張力成正比，方可保證尾部正常卷取。夾送輥的摩擦力通過適當(dāng)?shù)膲毫刂疲哼^大的壓力將使夾送輥兩側(cè)壓力差擴大化，導(dǎo)致帶鋼尾部跑偏錯位；過小的壓力將不足以產(chǎn)生足夠的后摩擦力來保證張力穩(wěn)定過渡，故按與張力等值的關(guān)系來設(shè)定夾送輥壓力。

2.4.2 夾送輥滯后率設(shè)定

除夾送輥壓力外，還需設(shè)定精確的夾送輥滯后率以充分抵消精軋末機架拋鋼后卷取機心軸上帶鋼的轉(zhuǎn)動慣性力矩。夾送輥滯后率應(yīng)該與拋鋼時帶鋼線速度和板坯質(zhì)量成正比，當(dāng)夾送輥的滯后力矩不足以抵消心軸上鋼卷產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩時，拋鋼瞬間心軸會對帶鋼產(chǎn)生拉扯，容易造成帶鋼爛尾；若夾送輥產(chǎn)生的滯后力矩過大，精軋拋鋼套量過大，產(chǎn)生反向推力造成精軋拋鋼時容易發(fā)生跑偏甩尾。此外，夾送輥滯后力矩控制不當(dāng)也會導(dǎo)致拋鋼瞬間心軸轉(zhuǎn)速出現(xiàn)波動，卷取不穩(wěn)定，鋼卷端面錯位。在實際生產(chǎn)過程中，為了保證精軋末架實現(xiàn)零張力拋鋼，夾送輥滯后率的放置可以通過一級PDA數(shù)據(jù)來加以判斷并取值。

3 結(jié)束語

本文結(jié)合柳鋼1450線卷取機組穩(wěn)定生產(chǎn)多個品規(guī)的經(jīng)驗，分析卷取高強度薄規(guī)格品種出現(xiàn)的各種卷型質(zhì)量問題，從設(shè)備運行參數(shù)和卷取溫度優(yōu)化等方面采取措施，改善了高強度薄規(guī)格品種的卷型，保證了LG600XT、X70、X75、LG750等一系列高強度帶鋼的順利研發(fā)、試制以及量產(chǎn)。

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